1.前言

尽管在过去的半个世纪中全球粮食生产有显著的增长， 但当今社会需要面对的最重要挑战之一是，如何养活21世纪中叶全球即将达到的90亿人口。为了满足粮食需求又不明显增加粮价，基于气候变化所带来的影响，对能源安全、地区饮食结构变迁的关注，以及到2015年全球贫穷和饥饿减半的千年目标，估计届时世界粮食要比目前增产70%-100%或者更多[1,2]。此外，还应该寻找新的途径以补救接触食物不平等问题。虽然我们已经生产了足够养活地球上全部人口的粮食，但仍然有超过10亿人口饱受粮食不足和营养不良之苦[3]。在全球的许多地区，这个挑战由于不断增加的购买力和不断变化的饮食习惯，特别在较为贫困地区，伴随着食物获取和分配障碍，以及到2015年实现世界贫困和饥饿人口减半的千年发展目标的压力，使得粮食安全的挑战更为显著[3-6]。

虽然近几十年来出现了许多农业革新和技术进步，但上述几个问题给本来就已经在实现可持续的环境和社会面临粮食生产和能源安全压力的当今全球农业提出了新的更复杂的挑战[7]。更有甚者，过去5年已经经历了食品价格的不断波动对贫困地区产生极为严重的影响，特别在2007-2008年出现的价格高峰期间[8]，以及政界和科学界中对生物燃料在影响总碳库和碳排放中所扮演角色的争议使得问题更为复杂[9-11]。无疑，土地使用方式（不管是什么用途）变迁是导致全球变化的一个重要因素[12-15]。据估计，农业和粮食系统的温室气体排放量占全球排放量的1/3，是交通运输产业的2倍强[15,16]。因此，农业部门的工作目标不仅仅是简单地提高生产力，更在于优化区域产量、乡村发展、环境保护和社会公平的资源分配[2,3,17]。

最近，人类越来越认识到全球农业所面临驱动力的复杂性[4,6,7]。但是制定能够支撑更广泛可持续性的土地使用方式，和更高效的农业生产方式的国内、国际政策，对于工业化国家和发展中国家都是严峻的挑战[5]。尽管循证决策越来越受到重视，但是由于科学家、实践者和政策制定者之间信息流的复杂性，并通常是缺乏交流，更加剧了问题的难度[18-21]。本文中，我们通过确认未来全球农业至为重要的100个问题（下面统一称为“首要问题”），以期促进农业研究和政策之间的对话和理解。这些首要问题由全球主要农业组织的专家和代表负责编纂，目的是通过详实的科学证据引导决策者制定未来农业的研究重点和政策扶持项目。正如方针政策的制定需要服从科学知识和优先事项，科学研究必须着眼于能够影响当今和未来政策框架以及与世界各地农民和农业工作者的需求和关注相关的议题，使得公共科学和政策机构能够具有前瞻性而不至于处于被动[22]。值得注意的是，尽管接下来我们提出的100个首要问题具有一般性和普遍性，但各个地区的农业问题的解决对策往往应立足于特定的历史和文化背景。

本文采用的前景筛选途径，此前已被决策者以及生态学研究和环保部门的实践者和研究人员应用于确认生态学和保护生物学的相关问题[23,24]。它基于与来自世界主要的保护组织、学术和大学的专业人员代表的协商，目标指向那些需要使他们的工作更可应用于实际保护工作的研究者或那些评估和定位基金项目的组织。在本文中，100个首要问题的产生是基于来自37个英联邦政府机构、非政府组织和学术界的代表协商的结果。从2006年开始，一系列关于确定首要问题的研究和制定新的政策和议题的相关协同演练，已经在英国、美国和加拿大展开[24-26]。

我们的目标就是列出农业的100个首要问题，倘若这些问题获得解决，将对全球农业实践产生重大的贡献，同时，可以加强农业政策、实践及研究三者之间协同效用。为了达到该目标，我们采用一种具有协作和包容性的前景筛选途径，它是一种能够最大程度公开和融合各方不同意见，且具备科学严谨性的方法[20]。为此，我们召集了与本研究受益人包括农民和决策者有各种关联的、来自世界各地农业组织、科学协会、非政府学术研究机构的资深代表和专家。旨在让列出的首要问题指导未来几年内农业的政策扶持项目和优先科研项目。因此，我们的受众是指导未来农业政策和研究的决策者以及致力于农业科研的研究人员。入选本研究的一些问题将会成为未来农业研究的首要问题。本文报道了入选问题的最终清单，并就当前的农业现状对各个入选问题进行讨论。本研究是英国政府未来全球食品和农作项目的一部分内容。

2.研究数据与方法

核心团队的成员来自各个学科领域，包括世界主要农业组织、科学学会和学术机构的资深代表和专家，再由此核心团队成员对全球农业及粮食百大首要问题进行确认。这使45个来自世界各地的组织联系在一起，虽然这些组织的总部多半设在西欧及北美，但因为这些单位都受到国际委托，多数的代表人皆有本区域以外的农业经验。团队成员受邀时候即被告知程序与义务，最终的核心团队是来自21个国家的55个资深代表。本文作者名单中列出了他们个人的详情和单位名称。

这100个首要问题的最终形成经历了三个阶段的程序。

首先，所有核心团队成员必须拓宽其专业领域网络，并咨询其单位的同仁，提出优先的问题清单。核心团队成员要集思广益，善于斟酌，并咨询其专业以外的人士[20]。问题征求必须采用多种方法，包括召开小组讨论会、工作会议和研讨会及E-mail往来等方式让其它同组织成员推荐一些可解决的，但不具有可靠知识背景的问题。这些问题必须符合如下评估标准：（1）问题可经过研究设计获得答案；(2)问题的答案必须有事实依据，并非来自主观价值判断；（3）问题必须尚未得到解答；（4）有关问题执行过程和产生的影响应当有明确的目标和结果；（5）问题不应为是非题；（6）问题的规模必须在理论上可由一组工作团队以合理的方式尝试找到解答。理想的问题本身即可作为研究课题，或者可切分、转化为许多更直接的分支研究[27]。最后入选的有618个问题（问题提交时附有提议者的姓名及其所属组织）。入选的618个问题被归入下列14个农业相关的优先研究主题：（1）气候、流域、水源区及水生生态系统；（2）土壤营养、侵蚀及肥料使用；（3）生物多样性、生态系统服务和保护；（4）能源、气候变迁和生态系统恢复；（5）作物生产体系与技术；（6）作物遗传改良；（7）有害生物管理；（8）家饲畜禽；（9）社会资本、两性平等和农业推广；（10）农业发展和农民生计；（11）政府治理、经济投资、权力与决策的关系；（12）食物供应链；（13）价格、市场与贸易；（14）消费模式与健康。其次，核心团队被拆成14个专家组，每组由3-5个专家组成，各由一个协调人负责推介并开发一个特定的议题，而核心组成员被邀请尽可能参加他们希望参加的专家组，没有特别限定某个专家组的人数。专家组的任务在于浏览、校订、整合或改写该领域的原问题（此时需要隐去原问题提出者的姓名及所属单位，减少可能的偏见），以确保简明、避免重复，并新增未提及的问题。接着，各个领域分类成5个必要问题和10个可能问题，可能问题的采用相对灵活，由专家团队自主确定。必要问题的定义则是对全球农业及食物体系有重大影响的问题。余下的问题就被丢弃。在此过程应避免对问题进行排序，以免有碍于问题产生的广度[20]。为了增加参与的透明度，14个优先领域类别的问题都以电子文档的形式派发给核心团队成员，使得每个参与者都有机会改进任何领域的问题，最后产生与各个主题相关的70个必要的问题和146个可能问题。最后，专家组确定的70个必要问题会自动列入最后的百大首要问题之中，余下30首要问题则从146个可能问题中通过秘书处主持的电子投票方式选出，各个核心团队成员都可以选取最多30个可能问题。核心团队成员必须浏览并对全部可能问题进行投票，而不是局限在其相关领域的问题。最后总计有1385票。在各个阶段，核心团队成员都可对问题进行修改及重新解释，使其更切合主题。最后对投票结果进行汇总，计算出每个问题的得票，得票最高的前30个问题入选百大首要问题，再交给各核心团队成员进行最后的校订。

3.研究结果与分析

我们把100个首要问题汇集整理为下列4个反映农业生产系统的部分：（1）自然资源投入；（2）农艺实践；（3）农业发展；（4）市场与消费。

不同的主题之间存在部分重叠，例如对作物遗传改良的关注往往涉及到生物多样性的保护，又如牲畜问题往往与气候变化问题相关，但我们保证在最后的问题名单中不存在重复现象题。最后的100个首要问题没有按照优先顺序进行排列。

第一部分 自然资源投入

一、气候、水域、水资源以及水生生态系统

气候变化的预测指出，在未来50年内全球将变暖，但不确定的是在世界大部分地方上升的气温对降雨分布模式影响[16]。海洋的问题同样严重，沿海海洋温度的提高被证明比政府间气候变化专门委员会的预测要快3-5倍，吸收全球50%碳的海洋生态系统不断受到损害[28]。从全球食品安全的角度来看，许多商业鱼类物种正面临经济学意义上的灭绝，最近的调查显示，由于过度开发，全球63%的海洋鱼类储备需要集约管理，以重建其生物量和物种多样性[29]。

有关行动的执行需要穿越不同的尺度，从小的田块到群落、集水区、小流域、最后到整个河流流域。执行时需要注意增加“绿水（土壤含水层的水）”和“蓝水（指水库、湖泊、地下水层存水）”的利用效率[30]。在一些国家，85%的转移水资源现在转向和城市、工业用途激烈竞争的农业。因为这个原因，特别是针对气候变化，需要不断改善作物、土壤和水的管理。本节的首要问题如下：

问题1：气候变化（如气温、风速、湿度、水分可用性、风暴强度、农业用水的需求量、融雪程度的变化和季节径流量、害虫数量、渍水程度、农业生态系统的转变、人口迁移）对农业产量、栽培技术、农作物病虫害的蔓延、抗病性和灌溉发展有什么重大影响？问题2：如果要保持现有的环境资源储备，那么在全球范围内设置农业用水量上限的成本是多少？问题3：增加雨水收集量会对当地水文流量的影响是什么？当地水文流量变化如何整合与改造更大的地理范围水资源的可用性？问题4：如何发展水产养殖和开放水域的鱼类饲养把对野生鱼类种群和沿海水生栖息地的影响降到最低？问题5：应发展什么农业方法（农艺的、基因的、操作的、辅助的灌溉计划、土地肥力管理、冬季降水存储）来提高用水效率？这些方法的成本效益又如何？问题6：在干旱和半干旱地区中，如何结合林学、农林学、生草覆盖、积水存储设施系统、抗旱农作物和节水技术来增加粮食产量？而且这种结合要达到什么程度才能最有效？问题7：如何将水资源在灌溉农业与环保功能之间进行优化配置？且何种创新的政策和技术能最大限度地减少灌溉与自然生态系统的健康功能之间的取舍？

二、土壤营养、侵蚀和肥料使用

土壤肥力管理对提高和维持农艺、生物生产力是不可或缺的。农作物的收获物（即谷物、块根、块茎和秸秆、水果、木材）的养分需要应得到补偿，以确保土壤的自然养分资本不被亏欠。只有适当的投入以平衡所有生产输出的产量，如此集约经营的农业生态系统从长远来看才能达到可持续。无论是通过有机方法（生物肥料）或者无机方法（人工合成的化肥）所提供的植物营养来平衡所获取的产量，这是一个营养源和汇被评估的物流、可用性、价格、环境影响和规模的问题。植物并不能区分获得的营养成分是有机或者无机的，至关重要的是养分可用性，即有足够的数量和适当的形式。以及在作物特定的物候期对其生长和产量形成最适合的养分可用性。对于等值的营养需求，通过粪肥、堆肥和其他生物肥料的供给对土壤物理、化学和生物质都能产生积极影响。然而，1.5亿公顷耕地所需的巨额养分数量（5-10毫克/公顷/年）给我们提出了非常明确的营养可用性、运输和供应的物流问题。

水和土壤侵蚀造成肥沃的土壤表层过度流失是土壤退化的重要形式，并导致荒漠化。由于土壤有机质和植物的营养成分都集中于表层土壤，这些材料会随着黏粒部分优先被移除。除了营养储备的损失和有效根系深度的减少，径流水的损失和可用水容量的长期减少也会对作物的生长和产量造成不利影响。由于养分和土壤有机碳库的亏损造成的，以及永久使用的采掘耕作方式加剧的土壤退化，是撒哈拉以南非洲、南亚、东南亚和加勒比地区等发展中国家的主要问题。 本节的首要问题如下：问题8：可持续的土壤管理对农业生产和其他生态系统服务有何益处？问题9：为了增加土壤养分和保水能力从而协助恢复整个农业生态系统，自给自足型农户应该如何对有机肥进行最有效的利用？问题10：在热带地区的水稻田和山地生产系统中，最实用和最经济的土壤肥力管理方式有哪些？问题11：如何指导贫困的小农确保氮肥管理会使其土壤有机碳的增加而不发生净矿化现象？问题12：应如何预防与改善土壤盐碱化现象？问题13：如何利用原生的土壤生物以最大限度地提高粮食生产力和减少对环境的影响？问题14：全球可使用的磷酸盐储量情况如何？这些储量是否足够供应下个世纪的全球粮食生产呢？

三、生物多样性、生态系统服务和保护

农业一直是全球生物多样性丧失的主要原因，它改变了自然栖息地，如把森林和湿地变为农田[31]。此外，农业效率的提高已导致了以耕地为栖息地的物种急剧下降。增加人造杀虫剂、除草剂及肥料的使用已成为环境变化的关键驱动力；由于区域和农场专业化所造成景观同质化的增加；低洼地区的排水不良，耕地边缘的和那些无作物分布的生境则斑块破损；耕地轮作内休耕时间的减少[32-34]。此外，集约化农业已经是生态系统服务功能退化的主要因素，既增加了温室气体的生产，也降低了碳固定水平[35]。主要的挑战是了解增加粮食生产同时减少对生物多样性、生态服务功能和人类社会的不良影响之间最佳折衷点。增加全球粮食产量一定是来自耕地的单产提高或者农田面积的扩大。此外，新技术例如通过抗旱作物的选育和栽植将增加农业的集约程度和适合农耕的区域，最佳的折衷办法的提出是建立在更好地了解如何使用新技术、农业环境计划和平衡集约化和粗放化以确保可持续的粮食生产、生态系统服务、生物多样性及社会经济影响等基础之上的。 本节的首要问题如下：问题15：生产力与生物多样性（和/或其他生态系统服务）之间的关系如何？且这种关系在各种的农业系统与土地仅仅用于食品生产功能的空间尺度之间是如何变化的？问题16：应如何在集约型、粗放型、生境修复或者维持现状等方式间做出选择？且应该如何兼顾经济、生态和社会效益？问题17：在不同的地区种植抗旱作物会导致哪些不同的环境后果？问题18：如果以温室气体减排的目标来规划作物和牲畜管理，会对生物多样性的保护和实现其他生态系统的服务产生什么后果？问题19：在集约化生产体系中，哪些农业环境保护措施可以用于在保护区区域，或天然和半天然栖息地之间形成一个缓冲带，或者成为这些景观斑块之间的“软性区域（soften the matrix）”中？问题20：哪些修复后的自然栖息地能为人类社会提供最大量的食品和环境收益？问题21：在那些正在进行集约化农业的发展中国家尤其是撒哈拉以南的非洲地区，如何结合改良的技术、耕作方式、制度及政策以维护包括土壤肥力在内的生态系统服务？问题22：支付生态系统服务费(如碳封存、绿水信贷和生物多样性提高)的方式能导致发展中国家那些缺乏资源的农民采纳所建议的土地利用及管理方法吗？

四、能源、气候变化和生态恢复

由于对能源的需求在未来几十年会持续增长，需要寻找替代能源以维持不断增长的全球人口之需。农业消耗了大量能源，这些能源可以直接用在机械上，也可以隐含在农业使用的产品中[36]。高油价对低收入农村家庭及全球农业投入品（农药和氮肥）、交通运输、耕作和灌溉系统的影响，会导致农业生产率下降，从而加剧在低水平生产力扩大耕地面积的压力[15]。

气候变化是目前人类面临的最大挑战之一，它会在许多方面影响着农业，包括积极的和消极的影响。对农业适应气候变化的需要，以及为减轻气候变化而需要减少农业产生的温室气体排放，都进一步加剧已经存在的用较少投入生产更多粮食的重大挑战[37]。在未来的几十年里，气候变化的恢复将成为可持续的农业生产体系中的一个重要特性，特别是那些预计正在变化的气候造成剧烈生态变化的地区。 本节的首要问题如下：问题23：什么是使农业增加粮食生产同时减少温室气体排放的最佳选择？问题24：不利的气候变化带来大规模的移民将造成什么样的风险？它将对农业生产系统有何影响？问题25：鉴于大量的能源直接或间接地投入到农业中，如何利用碳中和的方式使粮食生产在未来四十年里达到节能减排的目标？问题26：温室气体减排或碳存储等不同市场支付机制将如何影响农业耕作？如何恰当实施这些机制？问题27：如何最有效地平衡粮食生产与能源生产两者对土地的需求量来确保生态系统服务的价值，同时维持适当的产量和价格？问题28：怎样才能改善农业生产系统的弹性，以同时应付和缓的气候变化及高涨和极端化的天气变化？问题29：什么样的集约型和粗放型组合才是最适当的，既能增加产量、减少温室气体的排放，又增加生态系统服务？问题30：如何平衡农作物育种、新技术、传统的栽培技术和改良的农耕技术以增加粮食生产和提高面对未来气候变化的适应能力？问题31：如何使用生物提炼技术使“烃基经济（hydrocarbon-based economy）”以最佳的方式转变为“糖基经济（carbohydrate-based economy）”，除了维持目前生产的粮食产量外，还能加工农产品成为高价值产品、生物材料、能源和土壤改良剂? 问题32：如何以最佳的方式使农田长期拥有的固碳能力（例如通过土壤管理实务、多年生作物、树木、池塘、生物碳的应用）？问题33：将碳市场机制应用到农业后，如何为农民带来显著的利益？

第二部分：农艺措施

一、作物生产系统和技术

为满足21世纪人口增长及工薪阶层的壮大带来的日益增长的粮食和饲料的需求，全球作物生产必须比现在增加70%-100%[1,2]。此外，由于土地和水资源的限制，作物产量的显著增加必须通过提高科技成果转化率，从而推动作物和畜牧生产系统的可持续集约化生产来获得[2,4,6,7,38]。

倾向于把基于农业生物技术和有机体系区分开来的策略刚刚开始受到科学界应有的重视[6,39]。例如，有机农业和转基因技术的并存常常缺少一种共识。有一种新的说法，我们需要的不是一个单一的路径，而是许多建立在各种各样系统（从休耕轮作，农林混合、农牧混合、渔耕混合系统到免耕法和精准农业）之上的、适用于大量特定的农业生态、社会经济的可持续集约化路径。这对于了解以科学为基础的努力如何应对现实挑战，以及在不同情况下如何产生有益于可持续集约化的结果将会越来越重要。本节的首要问题如下：问题34：使用不同类型的农业生物技术会带来何种利益和风险 (如环境影响；对诸如高温、干旱、盐性等环境负荷的敏感度/抵抗度；依赖或免于添加物的使用；加速耐药性的风险、食品安全、人体健康及营养；经济社会文化的影响)？问题35：从生物多样性、生态系统服务、产量及人体健康的角度来看，特别是在资源缺乏的发展中国家，有机生产系统有什么利弊？问题36：如何采取行之有效的措施破除有机生物法与基因改造法两者间的观念障碍，从而充分挖掘转基因作物与有机生产模式相结合的潜在效能，使得农业生态系统的管理措施与永续集约耕作方式能够兼容并用？问题37：在目前全球采用的集约生产系统下，化石燃料及氮、磷、钾等肥料的长期量能供应如何？问题38：如何设计出一整套能降低对氮、磷、钾添加物依赖程度的粮食生产系统？问题39：如何建立一套适合且能为不同的农业生态、政治、经济、社会情况所能共同接受的标准来监测不同的农业生态系统实现可持续性的过程？问题40：荒地的开垦、更新与修复在全球食物生产上将扮演何种角色？问题41：如果将气候与市场风险、农户资产及农民自身情况考虑在内，什么才是整合性农作及混合式农业系统的最佳方案，以应对不同的农业生态及社会经济情况 (包括休耕轮作、本地的谷类、块茎类及其它主食之耕作，农林混合、耕牧混合及渔耕混合系统)？

二、 作物遗传改良

在大约一万年以前，作物最早被驯化用于食物、纤维和饲料之时，人类已经能够通过对大多数作物品种及其近亲中容易遇到的遗传多样性进行广泛筛选，从而对作物进行有效开发 而受益[40]。然而，真正以科学为基础的作物育种进入20世纪之时才刚刚开始 [41]。在过去的一个世纪中，人类依赖数目有限的作物品种，但其产量和质量却取得显著提高。例如，中国的玉米、水稻、小麦的单产比起20年前分别提高了36%、25%、60%[42]。在上个世纪之交后的第一个五十年，取得的进展大部分来自于作物杂交（包括种间杂交），其次是人工选育。随后，一系列技术，包括组织培养，突变体筛选，遗传转化以及一系列分子标记辅助选择的方法，促使人们能够更加有效地探索、创造和开发遗传多样性[43]。20世纪60年代的绿色革命兴起于对小麦和水稻半矮秆性状的选择，使产量增加一倍[44,45]。对于其他作物，如玉米和蔬菜，基因技术的出现使杂种优势和作物均匀性（crop uniformity）得到利用，并对生产力产生巨大影响[44,46]。

然而，尽管植物育种对农作物产量和质量的提高做出了巨大贡献，仍然有一些作物类别、地理区域或者种植环境没有得到更多的投入。当然，作物的生产潜力也受到生物相关物理因子的影响[47]。与此同时，不断增长的强调创建高资源利用效率、少温室气体排放的作物生产系统，已开始改变性状遗传改良计划目标的优先顺序[44,48]。牲畜和人类营养作物品质也依然是优先研究的领域[49]。此外，对作物遗传改良的公共、私人和公益性的投资，在过去的二十年里，一直受到知识产权保护[50]和技术标准的刺激和约束[47]。这尤其涉及基因的专利和限制许可，促进基因鉴定、基因转移、定向突变的先进技术，以及已经制定的评估和应对已知风险的管理框架。本节的首要问题如下：问题42：如何通过农作物基因改造提升资源使用效率来以应对生物及非生物逆境？问题43：如何通过农作物品种的改良以显著降低农业与园艺的温室气体排放？问题44：以不同的遗传学方法应对诸如霜降、高温、干旱、土壤积水及酸性和盐性贫瘠等非生物逆境耐受性的作物发展，其比较效益如何？问题45：为增进农作物的养分使用效率同时增加其生产量，运用不同的基因改造方式所产生的效果如何？问题46：农作物基因改造对人类、牲畜及鱼类的微养分摄取程度有何影响？

三、有害生物管理

新的害虫和疾病继续破坏作物的产量，这一点并没有引起农民和农业科学家的注意。害虫研究历史都集中在那些引发大灾难的、通常需要急迫研究的大型病虫害。未来将会出现新的问题，也许比大型病虫害更加迫切，就像气候变化以不可预见的方式改变了作物和有害生物之间的关系一样。

自1960年以来，有害生物综合管理（IPM）的研究和开发已经取得了实质性进展。从经典的生物控制和寄主--植物抗性为开端，到最近有针对性的植物物种多样化的方法，如“推-拉”技术(‘push–pull’ techniques )[51]和其它加强生物控制的景观管理方法，IPM本质上已经成为一项最基本的管理病虫害的农业生态学方法。然而，尽管它的成功给农民和社会带来了多重效益，IPM的研究和应用仍然滞后[7]。然而，目前的有害生物研究倾向是向昆虫倾斜，病害第二，杂草第三。研究扩大的投入需要与有害生物形成的损失成比例。最近由资助方推动和学术上有害生物的研究已经偏向于替代化学品的有害生物综合管理(IPM)上。同时，产业界主要贡献在对新技术的研究上，例如，抗虫转基因生物体、对昆虫致命但对脊椎动物毒害较轻的杀虫剂（如甲壳素生长抑制剂）的研制等。未来更需要一些在技术之间更有意义的投入。IPM对粮食增产作出了贡献，但只有通过开发能控制臭虫、鸟类、野草和微生物在作物收获前后过程中的损失的新一代技术，才能对减少贫穷与饥饿有所帮助。全球气候变化的威胁使适应性管理和快速的创新，成为更为迫切的需要，以应对未来农业发展的威胁。本节的首要问题如下：问题47：何种证据显示气候变迁将会改变病虫害的发病率？问题48：如何改良农业除虫方式以减弱蚊虫及其它人类疾病主要病原生物的抗药能力的进化？问题49：景观尺度上的干预对有害生物管理有何帮助？哪一种方式最符合经济和社会客可持续的原理？问题50：如何将包括覆土作物种植在内的多年生的农作系统作为一种有害生物管理的方式？它的经济和非经济的成本与效益又如何？问题51：如何设计一种集约式畜牧系统来减少牲畜间传染病的蔓延及人类感染新型疾病的风险？问题52：提高农作物与非农作物生物多样性对病虫害管理有何帮助？

四、家饲畜禽

家饲畜禽提供了一种有价值的食物来源[52]，并且在全球社会中扮演着重要的农业和文化角色[53-55] 畜牧业通常与作物种植一起支撑了几乎达到10亿的世界上最贫困的人口。鉴于畜牧业是全球土地资源的最大利用者（牧草和饲料作物占农业用地的80%），使用全球8%的水源，因此，畜牧生产系统的可持续性越来越受到人们的关注[56]。

畜牧业面临着许多挑战，如需要适应气候变化，这些挑战为特定的家畜物种和品种提供有利或不利的环境。除了二氧化碳（9%）和一氧化二氮（65%）外，畜牧业还产生37%的人为甲烷[56]。鉴于不同地区和物种的多样性，需要对特殊畜牧生产系统加以界定，对交易加以评估。量身定制的方法必须避免对复杂多样的民生系统采用过分简化的解决方案，这样才能符合畜产品以对环境无害的、经济上可持续的方式进行生产的要求。本节的首要问题如下：问题53：考虑环境影响、经济回收及食物供应因素，发展中国家应如何适当的发展中小型畜产业？确保实现两者之间平衡的关键政策是什么？问题54：为了使农业系统能以对环境无害的，经济可持续的、社会负责任的方式满足人们对畜产品的需求，畜牧生产系统(例如适当混合不同系统内的生产活动、最优的牲畜数目与类型) 的首要的效率目标是什么？问题55：什么是可行及有效的政策及干预方式，以减少高消费社会对畜产品的需求；而这些政策与干预方式又如何影响全球畜产品贸易以及贫穷国家的小农畜产系统的竞争力？问题56：在发展中国家，除了保有畜牧生产外，如何使其内陆及海洋渔业能以更为可持续的方式生产动物性蛋白质？问题57：在限制全球气候变迁影响的条件下，刺激区域性的畜牧市场经济成长的最佳方式是什么？工业化国家如何改善本国畜牧业的碳排放？问题58：不同的畜产与水产养殖系统对环境有何影响？

第三部分：农业发展

一、社会资本、性别平衡与农业推广

社会资本描述了文化与经济生活之间的社会关系，也包括诸如存在于同一个组织或网络内工作的人们之间的信任与团队合作等概念。运用彼此的交流及相互作用来建立一种关系，以实现集体互惠互利的双赢结果。在社会公认的行为准则与法律约束的作用下，形成个体良好的行为习惯，也由此促使各个团体的共同利益而集体行动和合作。可见，社会资本既是大范围内可持续行为和技术被采纳的重要前提，也是对特定资源和技术进行可持续管理的先决条件。目前出现的农户参与到农业的技术发展及其推广的方式正是农民们对于这些新思维的回应，这种参与保证他们直接学习这些新的技术和措施，进而适应这种特别的农业生态的、社会经济的环境[2]。这种种植户参与研究、田间检试、亲身参与材料的选择过程必须尽快整合到科学研究、技术推广和发展制度中。对于发展过程的总体研究中，农业咨询和推广服务是非常重要的，而一系列市场与非市场的主体及其代理人则在为农民和其他农村人口福利方面提供了至关重要的服务。[4,57]。如何把农业的传统研究与发展当中对于男性劳动力的偏好转移到男女平等的层面，不是所谓“政治正确”（political correctness）或意识形态方面的话题，而是事关使全社会受益的发展效率问题。创造一个性别平等的农业研究和发展体系将是一个革新性的干预。这种干预对于机会、商品、人际关系、服务等各个方面的改变都将起到巨大的作用，最终能够改变人们处理问题的方式。通过理解妇女在农业的发展过程中的限制和机会，可能走出一个新的探索妇女的需要、提高她们在改进农业生产力、保障粮食安全和减少贫困中所发挥作用之路[58]。此外，还需要找到衡量社会变化与制度学习的标准。本节的首要问题如下：问题59：当农业需要高度的知识密集化和制度化之时，多样新颖的推广策略会产生何种效益？如何以最佳的方式来适应制度变迁与技术创新而使最多数农民都能够参与和发挥作用？问题60：移动电话和基于网络的技术所带来的新机遇对于农业教育、农业推广、农民流动及农民权利等有什么帮助？问题61：除了国营的农业推广服务部门外，通过何种私营部门或者共同募集基金的农业咨询服务机构的模式和机制能够服务于被排除在公共部门之外的农户？问题62：在农业研究和推广机构中，留住女性劳动力的有效方法有哪些？如何确保她们能够参与到整个农业发展与推广体系的规划过程，以此满足妇女的特殊需要和其它更广泛范围的利益？问题63：为了创造更适当、更可持续、更具有创新性的农业环境，什么是最佳的社会学习模式和多种利益相关方（multistakeholder）共同参与的模式（例如农村田间学校，farmers field schools)，使得能结合农民、学者、专家、企业、政府及其他核心部门共同研发更好的技术与制度？

二、农业发展和农民生计

保障民生，特别是农村居民的生计，而不仅仅着眼于提高收入，是很多发展援助组织的行事原则。其重点在于能够帮助人们摆脱贫困的多样化方式[12,59,60]，也关注农业集约化、农业和非农业收入、农业投资等的重要作用。特别是在金砖四国（巴西、俄罗斯、印度、中国），包括在撒哈拉以南的非洲地区，“去农化（De-agrarianization）”已成为一个很明显的现象[61]。不断扩大的粮食安全问题与世界范围内的农业投资减少密切相关， 并已成为农业领域新的关注点。为此，2010年4月，世界银行和其他捐助者推出了全球农业和粮食安全计划，并呼吁一场新的“绿色革命”的到来，以推动非洲的发展[62]。环境和气候变化对我们理解农业、贫穷、发展、民生的方式以及人为干预的程度极为关键。这已经得到正确理解并在一定程度上可以通过人工干预而取得好的效果。人们对气候变化带来的粮食安全产生强烈的关注。国际农业研究协商小组（the Consultative Group on International Agricultural Research，CGIAR)已经发起了与之有关一项新计划(详情请见www.ccafs.cgiar.org)；世界资源研究所和粮农组织的若干关键报告也充分反映了生态系统服务的重要性，认为生态系统服务的支付体系是解决农村贫困家庭脱贫的一个可能方式[63,64]。但是，对于每一个此类基于技术和市场的干预措施， 必须预先考虑其实施后的公平性、环境和小农长远的弹性、农村社区和农民生计等问题。本节的首要问题如下：问题64：经济合作与发展组织（OECD）国家的农业补贴对于发展中国家的农民福利有何影响？问题65：有什么的系统途径能够用于鉴别和采纳可以在雨养作物和家畜系统中增加土地和水资源利用效率的候选技术，从而有利于在不同农业生态与社会经济条件下消除贫困？问题66：在存在地域广博的乡村且农户规模很小的情形下，如何兼顾全民利益，权衡社会效率、社会公平、环境效益的共同发展？问题67：什么是改进可持续集约化农业的最佳选择？问题68：怎样维持小农生计的前提下转化当前小农农业为可持续的集约农业？问题69：从食品安全、环境可持续性、地方经济和社会包容的角度看，国际援助和私人企业捐助对受益人有何长远的影响？问题70：如何设计一个整合科学创新和多元利益相关人期望的多学科架构，并将之运用到发展中国家的农业系统上？问题71：在什么样的环境与制度条件下，提高农场与景观尺度上的生物多样性将会提高农民生计和收入？问题72：到2050年，还有谁会务农？届时他们与土地的产权关系（土地所有权、租赁和管理）会是什么样子的？

三、政府治理、经济投资、权力与决策的关系

推动农业发展正面临着一个严峻的挑战，即如何去管理正式和非正式机构（国家的、私营部门的、民间团体的）之间多元日程和集体利益，包括他们的内部关系、义务、过程、机制与差别。恰恰在这个层面上，治理、投资、权力、决策等汇聚交叉，扮演着各自重要的角色。就治理而言，非常重要的是为小农的福利和社会经济利益建立针对风险和保险的保障体系，在这个领域，国家由于能够影响技术和政策而具有着重要的影响力。因此，外部援助和传递模式以及国家政策指南都是重要的话题[4,6]。农业和农村的快速增长需要针对从大型机械化集约生产系统到一个农户单位，即覆盖整个农业生产系统的互补性投资。因此，国有和私营部门对灌溉和水资源的管理、农村道路建设、农业金融及推广服务等领域的投资的最优融合，对形成集约的农业体系更加重要[65]。鉴于气候变化对不同农业生态系统的生产力产生的极为不利影响，除了基础设施的投资外，当务之急就是要认真考虑农作物、种植制度的抗逆能力[66]。本节的首要问题如下：问题73：那些人均收入较低但正在政治角色上崛起的国家（如巴西、中国、印度和印度尼西亚），以它们逐渐增强的经济水平和购买力作用于全球粮食系统，反过来对他们自身造成什么样的结果？问题74：为增加发展中国家及贫困国家的小农福利和生产力，多边和双边捐助传递模式应该达到什么样的成效？问题75：在什么样的情况下，放弃对大规模或机械化农业的投资，增加针对小农农户的投资会带来更大的社会与环境效益？问题76：在灌溉基础设施的建设方面，多元不同的公私混合投资会带来哪些不同的效果？问题77：针对农业生态系统恢复力的投资以应对多重气候变迁的负面效应，不同的投资选择会带来何种不同的结果？问题78：需要采取哪些措施以鼓励年轻人学习农业科学？

第四部分：市场和消费

一、食品供应链

食物供应链(FSC)包含了田间生产到消费的所有活动。自1950年以来,食物供应链已经发生根本性的变化，正变得越来越全球化，而且生产规模、在加工产品生产线、部门的经济集中度等方面都不断上升。食物供应链的监管也因此变得更为复杂和多样化，牵涉到很多公共，私人和公民社会诸多角色[67]。

在过去的二十年里，食物链内权力的基本轨迹是稳定地向下游移动，向着主要的食品合作零售商方面转移。这个倾向越来越清晰[68]。现在，大多数工业化国家四分之三的食品销售主要是通过超市来实现。这引起了评论者对为实现全年低价供应链而给环境造成不良影响的批评。然而，在许多发展中国家，这样的零售业模式正在变得越来越普遍，并在全球范围内快速增长[69]，同时，也更加关注它对膳食的影响[70]。

关键的任务是需要准确把握“可持续的粮食”到底代表什么，并确定横跨整个食物供应链活动的最佳实践标准。需要利用生命周期评价及其他技术措施来评估能源、水与碳足迹和其它环境影响；同样地，需要利用社会、经济和道德标准来评价何为最佳交易[71,72]。最后，其目的是更好地展示饮食和环境影响之间的联系[73]，及其与社会影响之间的联系，从而鼓励更多的人在发展可持续食物供应链中体现其责任和行为的转变[74]。本节的首要问题如下：问题79：如何在诸如欧盟或北美自由贸易区等区域贸易组织建立和实施统一的可持续食物标准，以维护环境、健康（营养）、食物品质和社会价值，如何通过这一议题的有效讨论而塑造消费者的食物购买行为？问题80：发达国家和发展中国家食物垃圾在食物链中处于何种位置，采取什么措施能够显著减少食物垃圾？问题81：如何增强食物链的弹性以应对外源性动力变化（例如碳氢化合物价格的增长）和冲击（如空运中断）? 问题82：“在地化食物生产（localized food production）”对食物系统的总体可持续性有何潜在贡献？问题83：虑及人口及经济增长量，和全球牲畜存栏数存在的影响特别是对饲料需求和废物数量的影响，如何制定一个标准以限制国民的人均肉类消费量？问题84：可用于界定农业可持续发展的阈值（如土壤条件、 生物多样性、 养分循环、 能源利用、关键生物学过程（如授粉）） 的最佳指标是什么？ 如何体现到食物链中？问题85：管理粮食库存、存储、分配和应享权利系统以确保其长久和可持续供应的最佳制度机制是什么？问题86：如何扩大范围使作物（以小麦、水稻、玉米、马铃薯、大豆、 甘蔗糖、 甜菜等7个主要农作物的热量为标准）的商业发展以增强食品链的弹性，同时维持作物及其野生近缘植物的遗传多样性？问题87：应提供多少农业生态区域内的土地作为自然生物的栖息地，以提供生态系统服务功能和缓解气候变化的威胁？

二、价格、市场和贸易

近几十年来，国内的食品生产和消费模式已经与全球市场相互联系，现在各国都依赖国际和国内市场为本国人民分配食物，并分配食物生产的投入。 2008年，全球粮食进口的花费超过一万亿美元，比过去两年有实质性增加[75]。 新食品经济意味着很小的生产变动可以导致很大的波动价格。大多数国家现在依靠在开放的全球粮食市场中购买食物；然而，当国家政府寻求保护自己的供应，全球市场链将瓦解[6]。

2007-2008年期间，世界粮食市场经历了许多重要农业商品包括小麦、玉米和大米的价格暴涨。原因被归结为区域农业生产力下降、全球谷物储备下降、投机性交易和设置贸易壁垒等偶然因素[76,78]。价格暴涨导致摩洛哥、墨西哥、印尼和其他一些地方发生暴乱。这种政治不稳定源于一些短期压力，但是它突出了一个长期的粮食安全问题和对人民福利的影响[6]，尤其是低收入家庭花费75%的收入在食品上[79]。 未来几年内，政策研究对机制和措施的设计以减少或缓解市场失灵的影响将扮演至关重要的角色。本节的首要问题如下：问题88：在最贫穷的发展中国家 (尤其是撒哈拉沙漠以南的非洲国家），何种优先开发项目可促进市场的有效输入和输出? 问题89：随着能源价格上升，如何提高其利用效率并在农业中使用更少的投入和肥料使用保持可持续的经济和良好的环境，同时仍养活不断增长的人口? 问题90：如何设计一种机制使农民能够抵抗市场波动及其伴随而来的风险？如何使多种不同的机制能够一起运作的最好? 问题91：如何开发一种以市场为基础的食物供应系统，以使食物链上利益相关者（如农民，生产者和零售商）在财政上提供可持续的经济回报，同时能提供安全、营养、自然资源负担得起的食物给消费者? 问题92：什么机制可以用于鼓励投资各种可持续的、高产的农业，并保持生态系统服务功能? 问题93：什么机制的制度容量可以用来创建一个高效和公正的全球营销体系，使粮食生产达到经济和生态上高效，并通过合适地交易实现粮食安全? 问题94：如何设计一种与国际开放市场相容的国内粮食安全政策，同时也能保护本国农民利益以及平等的取得粮食的权利?

三、消费模式和健康

近年来，购买力的增加，食物偏好的改变和可接触的全球市场和持续增长的人口已经导致消费模式的显著改变，并将在可预见的未来数十年中持续变化。到本世纪末，日常人均卡路里的消耗将从19世纪60年代的2280千卡增长到2800千卡。此外，年人均肉类消费量从1967的11公斤年增加到三十年后的24公斤[80]。 随着发展中国家收入水平的提高，预计人均肉类需求将会趋于美国的年人均消费115公斤和欧洲的80公斤的水平[6]。 仅在中国，在过去的20年肉类消费就增加了一倍，预计到2030年将再次翻番[81]。需求增长的结果是，到2050年，肉类生产将从1990年的229百万吨增加到465百万吨，奶产品将从580百万吨增长到1043百万吨[56]。伴随人口增长的消费结构变化已经使我们可以预见到，食品生产需要大量增加才能满足未来消费需要[80]。快速的膳食结构变化（指肉食为主）很难提供由粮食和其他蔬菜产品能够获得的那种平衡膳食。 肉类和奶类 (特别是红肉)，加上以高糖及高脂肪食物为特征的现代高度加工食品的产品的消费增加，可能导致营养不良以及越来越多的肥胖及其相关疾病，如二型糖尿病和慢性心脏病。这将增加医疗保健的需求和相应消费的增加[6]。本节的首要问题如下：问题95：不同国家可预测的肉类消费改变将对农产品需求范围产生什么样的影响? 问题96：什么信息对消费者做出明智的决定是最有用的，是否有一种通过干预的方法鼓励和促进大家食用健康的食物？问题97：在什么情况下，政府的健康政策可以通过提供好的食物作为预防医学来成功影响消费者的饮食习惯？问题98：什么计划(或计划组合)能够最有效地促进不同的社会经济团体对健康食品的需求? 问题99：体验学习计划(例如园地学习、荒野疗法、森林学校、户外学习)对促进儿童营养、儿童身心健康发展、预防肥胖和糖尿病会有什么影响? 问100：让消费者了解产品的生产过程，他们的消费选择就会更加明智，进而有效促进环境友好的粮食生产方式。包括农民组成的网络直销、食品商标设计、农场网站等信息通道对消费者了解农业生产的效果如何？

4.讨论

应用本文描述的前景筛选途径获得100个被认为对于全球农业和粮食安全是最至关重要的问题。如果这些问题都有了答案，预期将会在全球范围内对农业生产有重大影响，同时改进农业政策、实践与研究之间的协同作用。这些问题是广泛的，且被设计成可找到答案的，能够用于现实的研究设计，它覆盖了需要被全球农业发展优先考虑的14个主题。由世界主要农业组织、专业科学协会和学术机构的代表和专家编撰。作者希望这些问题将会引导政策制定者参与指导未来的农业政策研究，期待研究人员以此指导自己努力方向和优先选择项目，并构建本文各专家组之间有组织的对话。但是，本文所用的前景筛选途径也存在一些不足。最后问题的清单不可避免地是从初始提交的618个问题中产生的，遵循核心小组成员和过程排序、重新措词和投票的过程。通过与从广泛组织中向具有多种专业知识的一大批专家的协商咨询，我们希望将个人喜好和定向选择的效应降到最低。整个研究过程遇到最大的挑战之一是，起草这些通过研究设计可获得答案的问题，并通过分类能涵盖与全球农业生态系统各个尺度相关的广泛问题[23,24]。对这些问题重新措辞以确保清晰简洁，最终的问题清单无疑遮盖了一些问题的复杂性。但是，我们相信，通过设计一种研究策略来深入探讨这些问题或他们中的一些元件，大部分的问题可以分解为若干组成部分或项目，而且可以进一步修改以适应特定的社会、生态和经济环境。 现在需要做的是，在世界各地设计不同优先的行动计划，并通过有效的机制和度量来评估其影响。通过列出这些问题，我们希望有助于科学家、生产者和决策者之间的对话，以促进未来农业的研究和交流（discourse），也能指导研究者排列他们自己研究工作的顺序和拟定直接的科研计划。我们希望这些问题可以指导决策者留心支持并指导未来的农业研究；基金机构和组织则注意他们的资助目标和对农业科学的支持。如果农业想要克服由于人口增长、饮食结构转变、能源短缺和气候变化带来的多元驱动的压力，那么改进政策制定者和科学家之间的对话和信息流就显得至关重要。 农业部门现在处于前所未有的综合驱动力的核心位置，基于证据的决策对于克服农业研究和政策导向之间理解的缺位，以及促进整个部门合作至关重要。

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